高三化學(xué)攻關(guān)三十六法之――和量法

與差量法相反，為解決問題方便，有時需要將多個反應(yīng)物(或生成物)合在一起進行計算。

●難點磁場

用和量法嘗試解下列題目，然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。

在密閉容器中，放入(NH₄)₂CO₃ 和 NaOH 的固體混合物共 19.6 g，將容器加熱到 250℃，充分反應(yīng)后，排出容器中的氣體，冷卻稱得剩余固體質(zhì)量為 12.6 g。則原混合物中(NH₄)₂CO₃ 和 NaOH 的物質(zhì)的量之比為(   )

A.＞1∶2                                                               B.= 1∶2

C.＜1∶2                                                               D.以上答案都不正確

●案例探究

［例題］18.4 g NaOH 和 NaHCO₃ 固體混合物，在密閉容器中加熱到約 250℃，經(jīng)充分反應(yīng)后排出氣體，冷卻，稱得剩余固體質(zhì)量為 16.6 g。試計算原混合物中 NaOH 的質(zhì)量分數(shù)。

命題意圖：考查學(xué)生的過量判斷能力，及計算混合物所含成分質(zhì)量分數(shù)的能力。

知識依托：NaHCO₃ 的不穩(wěn)定性及堿與酸性氣體的反應(yīng)。

錯解分析：過量判斷失誤，導(dǎo)致計算過程和計算結(jié)果錯誤。

解題思路：發(fā)生的反應(yīng)有：①2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑，

②2NaOH＋CO₂Na₂CO₃＋H₂O(加熱條件下，不生成 NaHCO₃)

通過極限思維可知，原固體混合物中，NaHCO₃ 含量越大，固體失重越大，NaOH 含量越大，固體失重越小。

判斷 NaHCO₃ 受熱分解產(chǎn)生的 CO₂ 能否被 NaOH 完全吸收是解決問題的關(guān)鍵，這首先需要寫出 NaHCO₃ 與 NaOH 恰好完全反應(yīng)的化學(xué)方程式。

題設(shè)條件下，固體失重：18.4 g－16.6 g = 1.8 g。

設(shè)固體失重 1.8 g 需恰好完全反應(yīng)的 NaHCO₃ 和 NaOH 混合物質(zhì)量為 x，則：

NaHCO₃＋NaOHNa₂CO₃＋H₂O

  124 g                                18 g

     x                                    1.8 g

x = = 12.4 g＜18.4 g

可見，題設(shè)條件下反應(yīng)發(fā)生后 NaOH 過量，過量 NaOH 質(zhì)量為：

18.4 g－12.4 g = 6.0 g，

參加反應(yīng)的 NaOH 質(zhì)量為：×40.0 g?mol^－1 = 4.00 g，

原混合物中 NaOH 質(zhì)量為：6.0 g＋4.00 g = 10.0 g，

w(NaOH) = ×100% = 54.3%。

答案：54.3% 。

●錦囊妙計

遇到以下情形，可嘗試用和量法解題：

1.已知混合物反應(yīng)前后質(zhì)量，求混合物所含成分質(zhì)量分數(shù)時；

2.已知反應(yīng)前后混合氣體的體積，求混合物所含成分體積分數(shù)時；

3.求反應(yīng)前后氣體的壓強比、物質(zhì)的量比或體積比時。

●殲滅難點訓(xùn)練

1.(★★★)某溫度下，在體積一定的密閉容器中適量的 NH₃(g) 和 Cl₂(g) 恰好完全反應(yīng)。若反應(yīng)產(chǎn)物只有 N₂(g) 和 NH₄Cl(s)，則反應(yīng)前后容器中壓強比應(yīng)接近于(   )

A.1∶11                       B.11∶1                       C.7∶1                         D.11∶7

2.(★★★)Na₂CO₃(s) 和 NaHCO₃(s) 的混合物 190.0 g，加熱至質(zhì)量不再減少為止，稱量所得固體質(zhì)量為 128.0 g。則原混合物中 Na₂CO₃ 的質(zhì)量分數(shù)為__________。

3.(★★★★)取 6.60 g NaHCO₃ 和 Na₂O₂ 的固體混合物，在密閉容器中加熱到 250℃，經(jīng)充分反應(yīng)后排出氣體，冷卻后稱得固體質(zhì)量為 5.30 g。計算原混合物中 Na₂O₂ 的質(zhì)量分數(shù)。

4.(★★★★★)在一密閉容器中，放入(NH₄)₂CO₃ 和 NaOH 兩種固體共 A g 將容器加熱到 200℃，經(jīng)充分反應(yīng)后排出其中氣體，冷卻稱得剩余固體質(zhì)量為 B g，求出不同組合范圍內(nèi)的(NH₄)₂CO₃ 和 NaOH 的質(zhì)量填入下表。

A 與 B 關(guān)系

m［(NH₄)₂CO₃］

m(NaOH)

難點磁場

提示：固體混合物失重：19.6 g－12.6 g = 7.0 g，題設(shè)條件下發(fā)生的反應(yīng)為：

(NH₄)₂CO₃2 NH₃↑＋H₂O↑＋CO₂↑

2 NaOH＋CO₂Na₂CO₃＋H₂O↑

當(dāng)(NH₄)₂CO₃ 與 NaOH 恰好完全反應(yīng)時，固體失重 7.0 g，所需混合物的質(zhì)量可求：

因為 17.6 g＜19.6 g，所以 NaOH 過量。

答案：C

殲滅難點訓(xùn)練

w(Na₂CO₃) == 11.58%。

答案：11.58%

3.解析：發(fā)生的反應(yīng)有：2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑；

2Na₂O₂＋2 CO₂====2Na₂CO₃＋O₂↑；2Na₂O₂＋2H₂O====4NaOH＋O₂。

若 Na₂O₂ 不足，則 Na₂O₂ 先吸收 CO₂，再吸收 H₂O。

首先確定水是否參加了反應(yīng)。

題設(shè)條件下，固體失重：6.60 g－5.30 g = 1.30 g。

當(dāng) Na₂O₂ 與 NaHCO₃ 分解生成的CO₂ 恰好完全反應(yīng)時，設(shè)固體失重 1.30 g 需這樣的混合物質(zhì)量為 x。則：

可見，原混合物中 Na₂O₂ 并未將 NaHCO₃ 分解生成的 CO₂ 全部吸收，也就未吸收 H₂O。

設(shè)原混合物中 NaHCO₃、Na₂O₂ 的物質(zhì)的量分別是 a、b，則：

aNaHCO₃＋bNa₂O₂====Na₂CO₃＋CO₂↑＋H₂O＋O₂↑

84.0a＋78.0b=6.60    (原混合物質(zhì)量)

          106×a＋2b2=5.30     (剩余固體質(zhì)量)

解得：b=0.0200 mol (a可不求出)

w(Na₂O₂)=×100%=23.6%。

答案：23.6%

4.解析：加熱時，容器內(nèi)發(fā)生以下反應(yīng)：

(NH₄)₂CO₃2NH₃↑＋H₂O＋CO₂↑                        ①

2NaOH＋CO₂====Na₂CO₃＋H₂O                                   ②

當(dāng)①反應(yīng)生成的 CO₂ 與 NaOH 固體完全反應(yīng)時，可認為發(fā)生了以下反應(yīng)：

(NH₄)₂CO₃＋2NaOH2NH₃↑＋2H₂O＋Na₂CO₃            ③

(1)當(dāng)③反應(yīng)發(fā)生，且(NH₄)₂CO₃ 和 NaOH 恰好完全反應(yīng)時，

即當(dāng)A=g時：

m[(NH₄)₂CO₃]=g=g，或m[(NH₄)₂CO₃]=g=B g；

m[NaOH]=g=g 或 m(NaOH)=g。

(2)當(dāng)A＞時，③反應(yīng)發(fā)生，(NH₄)₂CO₃過量，這時同時有①反應(yīng)單獨發(fā)生。

(NH₄)₂CO₃＋2NaOH2NH₃↑＋2H₂O＋Na₂CO₃

80 g                                           106 g

g                                       B g

m(NaOH)= g=g；m[(NH₄)₂CO₃]=(A－) g。

(3)當(dāng) A＜時，③反應(yīng)發(fā)生，且 NaOH 過量。

(NH₄)₂CO₃＋2NaOH2NH₃↑＋2H₂O↑＋Na₂CO₃                   Δm

96 g               80 g                                            106 g            70 g

g                                                                        (A－B) g

m[(NH₄)₂CO₃]=g=g；

m(NaOH)=A g－g=g。

答案：

A與B關(guān)系

m[(NH₄)₂CO₃]

m(NaOH)

A=

A＞

Ag－g

g

A＜

g

g